KR20150145612A - 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스 - Google Patents

Abstract

기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스를 제공한다.
본 발명은 경사면과 수직면이 서로 만나는 모서리에 라운드부를 기계가공한 가공물을 검사하는 버니어 캘리퍼스에 있어서, 일단에 상부 고정죠를 구비하고, 일정길이를 갖는 몸체에 눈금이 형성된 고정자 ; 상기 고정자의 몸체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동가능하게 조립되고, 일단에 상기 상부 이동죠를 구비하는 이동자 ; 를 포함하고, 상기 이동자에 구비되는 하부 이동죠와 대응하는 상기 고정자의 일단에 회전가능하게 조립되어 상기 경사면에 접하는 하부 고정죠를 갖추어 상기 경사면으로부터 연장되는 제1가상선과 상기 수직면으로부터 연장되는 제2가성선이 서로 만나는 교차점을 확인하여 검사한다.

Description

기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스{Vernier Calipers for Inspecting the Machinery Work}

본 발명은 공작기계에서 가공된 가공물을 검사하는 버니어 캘리퍼스에 관한 것으로, 더욱 상세히는 경사면과 수직면이 서로 만나는 가상의 교차점위치를 정확하게 확인 및 측정하여 기계가공 완료된 가공물에 대한 가공불량을 간편하고 정확하게 측정하여 검사할 수 있는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스에 관한 것이다.

일반적으로 버니어 캘리퍼스(Vernier Calipers)는 금속제의 본척(本尺)과 측정용의 버니어를 조합시켜 기계가공물의 외경이나 내경 치수를 측정하는데 사용되는 측정기기이다.

이러한 버니어 캘리퍼스는 통상적으로 강한 재질의 금속으로만 아날로그 방식으로 측정하는 것이 알려져 있지만 전자산업의 발전에 따라 디지털 디스플레이수단을 장착한 디지털형 버니어 캘리퍼스도 출시되어 많이 사용되고 있다.

상기 디지털형 버니어 캘리퍼스는 고정자에 대해 슬라이딩 운동하는 전자식 디스플레이부가 구비된 이동자가 장착되어 측정된 내용을 숫자로 표시하게 되므로 읽기가 편리하다는 장점이 있다.

일반적인 버니어 캘리퍼스는 도 1에 도시한 바와 같이, 일단에 내,외경측정용 고정죠(1a, 1b)를 구비하는 고정자(1)와, 눈금이 형성된 고정자(1)의 몸체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 조립되고, 내,외경 측정용 이동죠(2a,2b)를 갖는 이동자(2)와, 상기 이동자의 일측면에 구비되어 측정값을 표시하는 디스플레이부(3) 및 상기 고정자에 대하여 이동자를 위치고정하는 고정나사(4)를 포함하여 이루어짐으로써 내,외경 고정죠(1a,1b)와 내, 외경 이동죠(2a,2b)의 간격을 측정하여 가공물의 외경 또는 내경을 측정하는 것이다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 직육면체로 이루어지는 복수개의 가공물(10) 일측면에 일정각도 경사진 경사면(12)을 1차로 기계가공한 다음, 상기 경사면(12)과 수직면(14)이 서로 만나는 모서리부(R)에 일정곡율을 갖는 라운드를 형성하도록 2차로 연속하여 기계가공하는 경우, 가공완료된 복수개의 가공물(10)의 경사면이 형성되는 각도(θ)가 동일한 상태에서도 상기 경사면(14)으로부터 연장되는 제1가상선(P1)과 상기 경사면(12)으로부터 연장되는 제2가상선(P2)이 서로 만나는 교차점(P)으로부터 상기 수직면(14)이 시작되는 단부(14a)까지 측정되는 높이(H)가 일정하지 않게 되는 가공불량을 빈번하게 발생하게 된다.

그리고, 상기 교차점(P)은 라운드부의 곡률가공시 기준이 되는 매우 중요한 가공포인트로서, 상기 교차점의 위치변화에 따른 높이값 변화시 치수 및 기계가공불량이 초래함은 물론, 상기 경사면(12)과 수직면(14)이 서로 만나는 모서리부에서의 라운드 기계가공도 불량해지는 문제점이 있었다.

특히, 상기 경사면(12)과 수직면(14)을 갖는 정밀 가공품의 치수불량시 이를 부품으로 채용하여 조립되는 완제품에 치명적인 제품불량을 초래함은 물론 제품신뢰도를 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.

그러나, 상기 경사면과 수직면에 라운드부가 기계가공된 가공물(10)에 대하여 상기 경사면(14)으로부터 연장되는 제1가상선(P1)과 상기 경사면(12)으로부터 연장되는 제2가상선(P2)이 서로 만나는 교차점(P)의 위치를 확인함과 동시에 상기 교차점과 상기 수직면(14)이 시작되는 단부(14a)간의 거리인 높이(H)값을 측정하기 위해서는 별도로 고안된 측정기기를 개발해야만 하기 때문에 이러한 기기의 개발비용에 대한 부담이 커지는 단점이 있었다.

또한, 일반적인 버니어 캘리퍼스를 이용하여 기계가공물에 기가공된 라운드부의 형성기준이 되는 교차점을 확인하여 검사하고, 가공불량을 판단하기 위해서 상기 높이값를 정확히 측정하기 곤란한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 경사면과 수직면이 서로 만나는 가상의 교차점위치를 정확하게 확인 및 측정하여 기계가공완료된 가공물에 대한 가공불량을 간편하고 정확하게 측정하여 검사할 수 있는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스를 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 경사면과 수직면이 서로 만나는 모서리에 라운드부를 기계가공한 가공물을 검사하는 버니어 캘리퍼스에 있어서, 일단에 상부 고정죠를 구비하고, 일정길이를 갖는 몸체에 눈금이 형성된 고정자 ; 상기 고정자의 몸체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동가능하게 조립되고, 일단에 상기 상부 이동죠를 구비하는 이동자 ; 를 포함하고, 상기 이동자에 구비되는 하부 이동죠와 대응하는 상기 고정자의 일단에 회전가능하게 조립되어 상기 경사면에 접하는 하부 고정죠를 갖추어 상기 경사면으로부터 연장되는 제1가상선과 상기 수직면으로부터 연장되는 제2가성선이 서로 만나는 교차점을 확인하여 검사하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스를 제공한다.

바람직하게, 상기 하부 고정죠는 상기 고정자의 일단에 관통형성된 제1회전공과 대응하는 단부에 제2회전공을 관통형성하고, 상기 제1,2회전공을 통해 조립되는 회전지지축에 대하여 회전가능하게 조립된다.

더욱 바람직하게, 상기 회전지지축과 하부 고정죠사이에는 탄성력을 제공하는 코일형 탄성부재를 구비한다.

바람직하게, 상기 하부 고정죠는 상기 고정자의 일측면에 형성된 각도눈금과 대응하여 상기 가공물에 형성된 경사면에 대한 각도를 측정할 수 있도록 지시선을 구비한다.

바람직하게, 상기 이동자는 상기 상부 고정죠와 상부 이동죠간의 거리 측정값을 표시하고, 상기 하부 고정죠와 하부 이동죠간의 거리측정값을 측정할 수 있도록 다른 눈금을 구비하거나 연산된 측정값을 표시하는 디스플레이부를 추가 포함한다.

바람직하게, 상기 상부 고정죠와 마주하는 하부 고정죠의 일측면에는 제1눈금을 형성한 제1디스크를 구비하고, 상기 하부 고정죠와 마주하는 상부 고정죠의 일측면에는 상기 제1눈금과 마주하여 대응하는 제2눈금을 형성한 제2디스크를 구비한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 가공물의 수직면과 고정자의 몸체 직선면이 접하도록 함과 동시에 가공물의 경사면과 고정자에 회전가능하게 조립된 하부 고정죠의 직선형 단부가 접하도록 함으로써, 하부고정죠의 직선형 단부와 고정자의 몸체 직선면이 서로 만나서 교차하는 위치는 경사면으로부터 연장되는 제1가상선과 수직면으로부터 연장되는 제2가상선이 서로 만나는 교차점과 대응하기 때문에 가공물의 수직면과 경사면이 서로 만나는 모서리부에 형성되는 라운드부의 가공기준이 되는 교차점의 위치와 높이를 버니어 캘리퍼스의 간단한 구조변경에 의해서 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

(2) 가공물의 경사면에 접하도록 고정자의 일단에 회전가능하게 조립된 하부 고정죠의 회전상태를 통하여 각도를 간편하게 측정하여 검사할 수 있다.

도 1은 일반적인 버니어 캘리퍼스를 도시한 구성도이다.
도 2는 경사면과 직선면을 갖는 가공물에서 라운드부의 가공기준이 되는 교차점을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스에서 하부 고정죠를 분해한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스의 사용상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스의 사용상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스에 구비되는 제1,2디스크를 도시한 상세도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스의 사용상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 버니어 캘리퍼스는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 일정각도로 경사진 경사면(12)과 바닥면에 대하여 대략 수직한 수직면(14)이 서로 만나는 모서리에 라운드부(R)를 기계가공한 가공물(10)에 대하여 상기 라운드부(R)의 가공기준이 되는 가상의 교차점(P)을 확인 및 측정할 수 있도록 고정자(110)와 이동자(120)를 포함한다.

상기 고정자(110)는 일단의 상부에 관통가공된 홀(미도시)의 내주면에 접하는 상부 고정죠(112)를 일체로 구비하고, 일정길이를 갖는 몸체에 눈금이 형성된 바형상의 고정부재로 이루어지며, 이러한 고정자(110)는 어미자 라고도 불리우기도 한다.

상기 이동자(120)는 일정길이를 갖는 고정자(110)의 몸체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동가능하게 조립되고, 상기 고정자(110)의 상부 고정죠(112)와 대응하는 일단에 관통가공된 홀의 내주면과 접하는 상부 이동죠(122)를 구비하는 이동부재이다.

이러한 이동자(120)는 어미자에 대하여 활주이동되는 아들자 라고도 불리우기도 하며, 상기 이동자에는 상기 고정자에 형성된 눈금과 대응하여 측정값을 확인할 수 있도록 다른 눈금을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 고정자(110)에 형성된 눈금과 상기 이동자에 형성된 눈금이 서로 일치된 위치를 기준으로 하여 측정값을 연산하는 것은 통상적인 버니어 캘리퍼스의 측정 및 사용방법과 동일한바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 이동자(120)에 구비되는 하부 이동죠(121)와 대응하는 고정자(110)의 일단에는 상기 가공물(10)의 경사면(12)에 직선형 단부(111a)가 접하는 하부 고정죠(111)를 회전가능하게 구비한다.

이러한 하부 고정죠(111)는 상기 고정자(110)의 일단에 관통형성된 제1회전공(113)과 대응하는 단부에 제2회전공(116)을 관통형성하고, 상기 제1,2회전공(113,116)을 통해 조립되는 회전지지축(114)에 대하여 회전가능하게 조립되는 회전부재로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 회전지지축(114)과 하부 고정죠(111)사이에는 상기 회전지지축(114)을 중심으로 회전조작되는 하부 고정죠(111)와 고정자(110)간의 마찰력을 발생시켜 회전위치를 정지시킬 수 있도록 탄성력을 제공하는 코일형 탄성부재(115)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 회전지지축(114)의 단부에는 상기 제1,2회전공으로부터 분리이탈을 방지하도록 고정용 너트(114a)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하부 고정죠(111)는 상기 고정자의 일측면에 형성된 각도눈금과 대응하여 상기 가공물(10)에 형성된 경사면(14)에 대한 각도를 간편하게 측정하여 육안으로 확인할 수 있도록 지시선(117a)을 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 가공물(10)의 경사면(14)에 접하도록 하부 고정죠(111)가 회전지지축을 중심으로 하여 회전되면, 상기 지시선(117a)과 대응하여 지시하는 각도눈금을 확인하여 각도를 측정할 수 있는 것이다.

상기 고정자(110)에 대하여 활주이동가능하게 조립되는 이동자(120)의 일측면에는 상기 상부 고정죠(112)와 상부 이동죠(122)간의 거리 측정값을 표시하고, 상기 하부 고정죠(111)와 하부 이동죠(121)간의 거리 측정값을 디지털화하여 표시할 수 있도록 디스플레이부(130)를 구비하는 한편, 상기 고정자에 대한 이동자의 활주이동을 제어할 수 있도록 고정용 나사(135)를 구비할 수 있다.

한편, 상기 상부 고정죠(112)와 마주하는 하부 고정죠(111)의 일측면에는 도 3과 도 7에 도시한 바와 같이, 제1눈금(119a)을 형성한 제1디스크(118a)를 구비하고, 상기 하부 고정죠(111)와 마주하는 상부 고정죠(112)의 일측면에는 상기 제1눈금과 마주하여 대응하는 제2눈금(119b)을 형성한 제2디스크(118b)를 구비하고, 상기 제1,2디스크(118a,118b)는 상기 상,하부 고정죠(111,112)사이에 서로 마주 보도록 중첩 배치되어 상기 하부 고정죠(111)의 회전시 제1눈금과 제2눈금간의 회전변위량을 측정함으로써 상기 하부고정죠(111)의 회전각도를 확인할 수 있다.

여기서, 상기 상,하부 고정죠(111,112)에 각각 구비되는 제1,2디스크(118a,118b)는 자기디스크 또는 광디스크로 이루어질 수 있다.

이러한 구성을 갖는 버니어 캘리퍼스를 이용하여 경사면(12)과 수직면(14)이 서로 만나는 모서리에 라운드부(R)를 형성한 가공물(10)을 검사하는 작업은 먼저 상기 이동자(120)의 하부 이동죠(121)가 상기 수직면(14)이 시작되는 가공물의 바닥면과 접하도록 함과 동시에, 상기 눈금이 형성된 고정자(120)의 몸체 직선면을 상기 수직면(14)에 접하도록 한다.

이어서, 상기 고정자(110)의 일단에 회전가능하게 조립된 하부 고정죠(111)의 직선형 단부(111a)가 경사면(12)에 대응하여 접하도록 회전조작한다.

이러한 경우, 상기 경사면(12)으로부터 연장되는 제1가상선(P1)은 상기 경사면(12)과 접하는 하부 고정죠(111)의 직선형 단부(111a)와 일치하고, 상기 수직면(14)으로부터 연장되는 제2가상선(P2)은 상기 고정자(110)의 몸체 직선면과 서로 일치하기 때문에, 상기 직선형 단부(111a)와 상기 고정자의 몸체 직선면이 서로 만나서 교차하는 위치는 상기 제1가성선(P1)과 제2가상선(P2)이 서로 만나는 교차점(P)과 서로 일치되는 것이다.

이에 따라, 상기 직선형 단부(111a)와 상기 고정자(110)의 몸체 직선면이 서로 만나 교차하는 위치로부터 상기 하부 이동죠(121)간의 거리를 측정하게 되면, 상기 교차점(P)과 상기 수직면이 시작되는 단부간의 거리인 높이값을 측정함과 동시에 상기 교차점의 위치를 정확히 확인할 수 있는 것이다.

그리고, 동일한 방법으로 측정되는 각 가공물의 높이 측정값을 서로 비교하여 사전에 설정된 높이값과 불일치하는 가공물을 불량으로 판단할 수 있는 한편, 상기 높이 측정값을 근거로 하여 가공물을 기계가공하는 공작기계에 대한 수치제어를 보정할 수 있는 것이다.

즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 가공물(10)의 경사면에 접하는 하부고정죠(111)의 회전각도(θ)가 41°이고, 폭(W)이 3mm 로 측정되는 경우, 경사면(12)과 수직면(14)이 서로 만나는 모서리에 형성되는 라운드부(R)의 곡률반경은 W=2Πr 이라는 공식에 의해서 측정부위 회전반경은 대략 0.4775mm 이고, 0.955mm 의 지름을 갖는 회전디스크이다.

만일, 디스크 센서부위 측정 포인트 지름을 크게 변경하면, 상기 공식에 의해 움직이는 거리와의 관계를 프로그램에 의해 재정립이 가능함에 따라, 센서디스크 반지름이 9.55mm 이라 가정하고, 측정포인트가 3mm 라고 하면, 프로그램에 의해서 10배수를 인지하도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 이동자에 구비되는 디스플레이부(130)는 실측되는 각도 및 거리(길이)와 같은 치수를 표시하는 제1,2표시부(131,132) 및 보정된 값인 치수를 표시하는 제3표시부(133)를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 제1,2표시부(131,132)는 상기 하부고정죠(111)가 수직한 상태에서 자동으로 꺼지고, 가공물 검사를 위한 회전시 실측값을 표시하도록 작동표시되는 것이 바람직하며, 상기 제3표시부(133)는 임의각도로 변경시 자동으로 꺼지도록 구비되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

0 : 가공물
12 : 경사면
14 : 수직면
110 : 고정자
111 : 하부 고정죠
111 : 직선형 단부
112 : 상부 고정죠
113 : 제1회전공
114 : 회전지지축
115 : 코일형 탄성부재
116 : 제2회전공
120 : 이동자
121 : 하부 이동죠
122 : 상부 이동죠
130 : 디스플레이부
P1 : 제1가상선
P2 : 제2가상선
P : 교차점
R : 라운드부

Claims (6)

1. 경사면과 수직면이 서로 만나는 모서리에 라운드부를 기계가공한 가공물을 검사하는 버니어 캘리퍼스에 있어서,
   일단에 상부 고정죠를 구비하고, 일정길이를 갖는 몸체에 눈금이 형성된 고정자 ;
   상기 고정자의 몸체를 따라 길이방향으로 슬라이딩 이동가능하게 조립되고, 일단에 상기 상부 이동죠를 구비하는 이동자 ; 를 포함하고,
   상기 이동자에 구비되는 하부 이동죠와 대응하는 상기 고정자의 일단에 회전가능하게 조립되어 상기 경사면에 접하는 하부 고정죠를 갖추어 상기 경사면으로부터 연장되는 제1가상선과 상기 수직면으로부터 연장되는 제2가성선이 서로 만나는 교차점을 확인하여 검사하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부 고정죠는 상기 고정자의 일단에 관통형성된 제1회전공과 대응하는 단부에 제2회전공을 관통형성하고, 상기 제1,2회전공을 통해 조립되는 회전지지축에 대하여 회전가능하게 조립되는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전지지축과 하부 고정죠사이에는 탄성력을 제공하는 코일형 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하부 고정죠는 상기 고정자의 일측면에 형성된 각도눈금과 대응하여 상기 가공물에 형성된 경사면에 대한 각도를 측정할 수 있도록 지시선을 구비하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 이동자는 상기 상부 고정죠와 상부 이동죠간의 거리 측정값을 표시하고, 상기 하부 고정죠와 하부 이동죠간의 거리측정값을 측정할 수 있도록 다른 눈금을 구비하거나 연산된 측정값을 표시하는 디스플레이부를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부 고정죠와 마주하는 하부 고정죠의 일측면에는 제1눈금을 형성한 제1디스크를 구비하고, 상기 하부 고정죠와 마주하는 상부 고정죠의 일측면에는 상기 제1눈금과 마주하여 대응하는 제2눈금을 형성한 제2디스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계가공물 검사용 버니어 캘리퍼스.

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